광섬유 계측 지오그리드를 사용하여 HS2 현장에서 지상 움직임 모니터링

Jul 13, 2023

토목섬유와 광섬유 감지 케이블을 결합하여 지하 지면 움직임을 감지하는 시스템이 고속 2 절단에 사용됩니다.

기후 변화로 인해 극단적인 기상 현상이 발생함에 따라 지질 재해로 인한 피해를 방지하는 데 도움이 되는 조기 지상 움직임 감지가 점점 더 중요해지고 있습니다.

그러나 지하 지상 움직임에 대한 조기 경고를 제공하기 위해 충분히 큰 공간적, 시간적 해상도로 넓은 지역을 모니터링할 수 있는 기존 감지 기술은 제한적입니다.

Sensorgrid로 알려진 새로운 광섬유 계측 지오그리드는 지질 공학 자산 내의 움직임을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.

이 솔루션은 캠브리지 스마트 인프라 및 건설 센터(CSIC), CSIC 분사 및 광섬유 감지 전문업체인 Epsimon, 지오그리드 제조업체인 Huesker가 개발했습니다.

Sensorgrid는 이미 HS2(High Speed ​​2) 체계의 일부로 시험 및 설치되었습니다.

이는 HS2 경로를 따라 길이 710m, 최대 13m 깊이의 백악 굴착인 Tilehouse Lane 절단에서 구현되었습니다. 이는 M25 고속도로에 가까운 Chiltern 터널의 남쪽 입구와 Colne Valley Viaduct를 연결합니다.

이 섹션의 주요 계약자는 Bouygues Travaux Publics, Sir Robert McAlpine 및 Volker Fitzpatrick으로 구성된 Align JV입니다.

지반조사 및 굴착작업 중 절단현장에서 용출특징이 드러났다.

설계 솔루션의 일부로 트랙 슬래브 아래의 잠재적인 공백을 완화하기 위해 절단 바닥에 지오그리드 강화 매트리스를 설치하고 있습니다.

또한 현장이 화물 도로로 운영되는 건설 과정과 철도 자체가 운영되는 동안 매트리스 아래의 움직임을 감지할 수 있는 것이 중요하다는 것이 분명해졌습니다.

분산 광섬유 감지(DFOS)는 업계에서 새로운 것이 아니며 이전에는 다양한 유형의 인프라에서 수 킬로미터에 걸쳐 광섬유 케이블을 따라 변형을 측정하는 데 사용되었습니다. 그러나 지면 이동 측정은 케이블과 토양 사이의 기계적 결합에 의존하므로 항상 보장할 수는 없습니다.

CSIC 운영 관리자 Cedric Kechavarzi는 다음과 같이 말합니다. “우리의 업무 분야는 광섬유 감지에 관한 것이며 이를 위해 직경이 몇 밀리미터인 작은 케이블을 사용합니다. 물론, 콘크리트에 넣으면 서로 접착되고, 콘크리트가 팽창하거나 수축하면 그에 따라 케이블도 변형됩니다. 그러나 토양에서는 케이블이 미끄러질 가능성이 훨씬 더 높습니다.

"이것은 토양 유형, 수분 함량 및 과도한 하중에 따라 다르지만 케이블이 미끄러지면 부분적인지면 움직임과 변형 만 케이블에 전달됩니다."

이러한 문제를 극복하기 위해 CSIC, Epsimon 및 Huesker는 생산 중에 광섬유 변형 감지 케이블이 지오그리드에 통합되는 솔루션을 개발했습니다.

“지오그리드는 토양과 정말 잘 상호 작용하고 토양을 제자리에 고정하도록 설계되었습니다. 독일의 지오그리드 제조업체인 Huesker와 협력하여 제조 과정에서 다양한 광섬유 케이블을 지오그리드에 통합하는 시험이 수행되었습니다."라고 Kechavarzi는 설명합니다.

“지오그리드는 메시를 형성하기 위해 함께 꿰매어진 실로 만들어졌기 때문에 주어진 실을 비슷한 강성을 지닌 광섬유 케이블로 간단히 교체할 수 있었습니다.

"이를 통해 우리는 감지 케이블로 대체되는 원사 수를 변경하여 제조 중에 측정 밀도를 조정할 수 있는 다양한 강도의 변형률 감지 지오그리드를 개발했습니다."

CSIC 연구원 Xiaomin Xu는 다음과 같이 덧붙였습니다. “과거에는 케이블을 압출된 지오그리드에 수동으로 접착하려고 시도했지만 확장이 불가능했습니다. 또한 스티칭과 동일한 수준의 접착력을 제공하지 못하는 부직포 지오텍스타일에 케이블을 넣는 것과 관련된 시도도 있었습니다.

"편직 과정에서 케이블을 통합한 후 Sensorgrid의 폴리머 코팅을 사용하면 탁월한 변형률 전달 및 감지 성능이 보장됩니다."